EP2029971A1 - Optical sensor fibre having a zone which is sensitive to bending, sensor having such a sensor fibre, and method for producing it - Google Patents

Optical sensor fibre having a zone which is sensitive to bending, sensor having such a sensor fibre, and method for producing it

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Publication number
EP2029971A1
EP2029971A1 EP07730095A EP07730095A EP2029971A1 EP 2029971 A1 EP2029971 A1 EP 2029971A1 EP 07730095 A EP07730095 A EP 07730095A EP 07730095 A EP07730095 A EP 07730095A EP 2029971 A1 EP2029971 A1 EP 2029971A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
sensor
bending
treated
sections
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07730095A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Franke
Tobias Happel
Herbert Schober
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2029971A1 publication Critical patent/EP2029971A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
    • G01D5/35341—Sensor working in transmission
    • G01D5/35345—Sensor working in transmission using Amplitude variations to detect the measured quantity

Definitions

  • Optical sensor fiber with a bending-sensitive zone sensor with such a sensor fiber and method for its production
  • the invention relates to an optical sensor fiber with a bending-sensitive zone, which is equipped with surface-treated fiber sections, in which the optical damping is increased compared to the untreated remainder of the sensor fiber. Furthermore, the invention relates to an optical sensor with a sensor fiber of the type specified, at one end of a light source, in particular a light ⁇ diode for coupling measuring light into the sensor fiber is provided and at the other end a transducer, in particular a photodiode for the sensor fiber casualkop ⁇ pelte measuring light is arranged. In addition, the inven ⁇ tion relates to a method for producing a sensor fiber of the type specified.
  • a sensor fiber of the type specified in the introduction or an optical sensor with such a sensor fiber or a method for the production thereof is described, for example, in CA 2 424 708 A1.
  • This sensor fiber can be processed into a sensor strip examples of play, wherein a plurality of sensor fibers are arranged in this strip is running parallel ⁇ .
  • the sensor fibers in the sensor band are provided with a light source and a transducer, on the one hand to be able to couple measuring light into the sensor fibers and, on the other hand, to be able to convert the coupled-out measuring light, for example, into an electrical sensor signal.
  • the CA can be according 2424708 Al for example, a Bie ⁇ gesensor realize a motor vehicle for the bumper, of the impact of a pedestrian by a particular encryption determines pattern of the bending sensor and passes it on to a control ⁇ device that triggers appropriate measures to protect the pedestrian.
  • a surface treatment which increases the damping properties of the sensor fibers in these areas as a function of the present bend.
  • a surface treatment may consist of a mechanical treatment, in particular roughening of the surface. This is effected, for example, by a sandblasting process of the surface or by a hot embossing process, with the result that a larger amount of the light transmitted through the sensor fiber is lost in the area of the surface-treated fiber section compared to untreated fiber sections in the case of a straight-running sensor fiber, ie a higher attenuation of the sensor fiber is caused.
  • the amount of light lost in the area of the surface-treated fiber section depends on the bending of the sensor fiber in this area. This results in a bending-sensitive zone, where ⁇ in the case that the surface-treated Faserab ⁇ section is bent concavely, the attenuation is reduced and in the event that the surface-treated fiber section is bent convexly, the attenuation is increased. From the amount by ⁇ evaluation of the coupled-measuring light at the end of the sensor fiber is therefore a conclusion on the state of deformation of the sensor fiber and the optical sensor is possible.
  • CA 2 424 708 A1 further deals with possible embodiments of the flex-sensitive zones with the aim that the deformations characteristic of a pedestrian impact can be achieved by achieving a defined sensor result as clearly distinguishable from other states of deformation of the bending-sensitive sensor, such as a frontal impact.
  • the measurement results are subject to a certain range of variation, which in extreme cases also the uniqueness of the measurement result dangerous ⁇ can.
  • a sensor strip of the type mentioned above can be provided with a relatively long bending-sensitive zone. This is the bending sensitivity of the treated sections over a greater length of the sensor fiber distributed, with this advance ⁇ reduction is that having a large enough radius to be measured bends that each untreated sections to be bridged.
  • a pair of sensor fibers may also be arranged in a sensor band, which optically communicate with each other with their surface-treated sections in such a way that a bending-dependent transmission of light from one sensor fiber to the other sensor fiber takes place.
  • the object of the invention is to provide an optical Sen ⁇ sorfaser or an optical sensor having such a sensor fiber and a method for producing such a sensor fiber, the sensor fiber is intended to provide relatively good predictable results for a selected deformation case.
  • the initially genann ⁇ th optical fiber sensor in that the bending-sensi tive ⁇ zone formed by an untreated fiber section which extends between two surface-treated fiber sections, wherein the sensor fiber is a multi-mode fiber.
  • the invention is based, in other words on the constructive measure to consider the untreated fiber sections between two treated fiber sections as bending-sensitive zone, that is not treatable ⁇ th fiber sections in the areas to be arranged, in which a bend of the sensor fiber is to be evaluated, but just the untreated fiber sections between the treated fiber sections.
  • the treated fiber sections are arranged outside the bend-sensitive zone.
  • bending-sensitive zone within the meaning of the invention is the one from ⁇ section of the optical fiber sensor understood, in which a change in deflection of the sensor fiber is to be determined on the basis of the PRESENT use case.
  • this is derje ⁇ nige region inside of the bumper, in which the impact of the legs of a pedestrian generating a protective measure in the motor driving ⁇ should trigger.
  • the consideration according to the invention of the untreated fiber sections between the treated fiber sections is based on the surprising finding that these areas also influence the sensor result as a function of the bending present there.
  • the measurement light is preferably higher in the surface-treated fiber sections, provided that the sensor fiber is a multimode fiber (which allows a passage of several modes of the measurement light) Modes (ie measuring light with steeper reflec- tion angles on the walls of the sensor fiber) can be coupled out of the surface-treated fiber section.
  • Modes ie measuring light with steeper reflec- tion angles on the walls of the sensor fiber
  • the sensor fiber has exactly two surface-treated fiber sections.
  • the bending-sensitive zone then lies exactly between the two surface-treated fiber sections.
  • the flexure sensitive zone can be made almost as long as desired. This advantage results from the fact that the attenuation of the untreated fiber section is very low, that is, moves in terms of amount in the areas that are specified by the optical fiber used for the sensor fiber. Regardless of the length of the bending-sensitive zone, only two surface-treated fiber sections are necessary - unlike sensor fibers according to the prior art Technique in which repeatedly surface-treated Faserab ⁇ sections must be provided as bending-sensitive zones.
  • a particular embodiment of the invention is obtained when the surface-treated fiber sections are provided only in one half of the sensor fiber. This is preferred that the half of the sensor fiber on the direction of the passage of the measuring light forms, with respect the downstream Hälf ⁇ te.
  • the upstream half through surface-treated for the first fiber section can then be used to before a decoupling of the measuring light
  • a possible ⁇ lichst substantial mode mixing to achieve, can be predicted more accurately so that the extraction of measuring light in the first surface-treated fiber section. This makes it possible to achieve a further improvement in the accuracy of the measurement results.
  • An optical sensor may be according to the invention provided with the NEN-described ⁇ fiber.
  • the sensor fiber that is untreated in the first half, ten half is arranged to extend parallel to the two ⁇ .
  • the sensor fiber is so to speak in the middle provided with a turning loop. This allows the sensor fiber advantageously be arranged space-saving manner, wherein both the light source and the measuring ⁇ transducers can be arranged in a housing and in which the sensor fiber can be inserted with its two adjacent ends. It is also advantageous if the bending ⁇ sensitive zone of the sensor fiber is embedded in an elastic Tragkör- per.
  • the surface treatment of the sensor fiber is carried out taking into account the application case, in that the surface-treated fiber sections lie at the ends of the bend-sensitive zone to be produced.
  • the Fa can serabritte in the bending-sensitive zone be integrated where ⁇ at these then define the respective ends of the bending-sensitive zone.
  • the surface-treated fiber sections can be particularly advantageously also outside the bie ⁇ sensitive zone, whereby a particularly accurate measurement result can be achieved.
  • Zone to be generated in the sensor band is specified event to the effect by the application ⁇ that the sensor strip to the Geo ⁇ geometry of the mounting position must be adjusted.
  • the choice of the fiber material primarily influences the degree of mode mixing, which can be achieved bend-dependent in the sensitive zone.
  • the type of surface treatment, for example laser ablation, or hot embossing primarily influences the mode-dependent decoupling behavior of the surface-treated fiber sections.
  • the geometry of the surface-treated Faserab ⁇ sections can be varied to primarily affect the bending dependence of a coupling of measuring light.
  • the surface treatment of the fiber section made over the entire circumference of the fiber so a bending dependence is largely eliminated, thereby commentaryge ⁇ represents may be that the bending-sensitive zone is not stretched into published in the surface-treated fiber sections. If a surface treatment is carried out only on one side of the cross section of the sensor fiber, then a strong bending dependence results in the coupling out of measuring light.
  • Figure 1 shows schematically the structure of an embodiment of a sensor with the sensor according to the invention Serorfa ⁇ , which are marked on this characteristic points a to f
  • Figure 2 shows possible damping curves of the sensor fiber, the points a to f are marked and
  • Figure 3 is a perspective view of a sensor tape, are embedded in the three embodiments of the sensor fiber according to the invention.
  • a sensor 11 has a sensor fiber 12, which is laid in a loop, wherein a first half 13 of the sensor ⁇ fiber runs parallel to a second half 14 of the sensor fiber. With the two ends of the sensor fiber is mounted in a housing 15 for a laser diode 16 for coupling Mess ⁇ light in the sensor fiber 11 and a photodiode 17 for coupling out the transmitted measuring light.
  • the measurement light travels through the first half of the sensor fiber 12 from a to b, whereby any non-uniformities of the measurement light coupled in by the laser diode are compensated by a mode mixture.
  • measuring light of preferably higher modes is coupled out in a first treated fiber section 18a (from c to d).
  • the measuring light passes through an untreated Faserab ⁇ section 19, wherein in the illustrated straight state of the sensor fiber, only a small mode mixing occurs.
  • the damping as it affects the measuring light in the sensor fiber 12, is shown schematically, wherein the points a to f are shown.
  • the damping In the first half 13 of a to b due to the length of the sensor band as well as in the second half b to e, which is only slightly shorter, a certain light extraction takes place, which is largely independent of bending.
  • the damping In the turning region b to c of the sensor fiber 12 is the damping is negligibly small, since this region is very short relative to the length of the sensor fiber, and the bending radius is selected so that a loss ⁇ free transmission of light in this region of the sensor fiber 12 is possible.
  • the attenuation in the two treated fiber sections 18a, 18b is strongest, with the amount of coupled-out light in the treated fiber section 18d being highly dependent on the bend-dependent mode blend in the untreated section 19. This results in dependent on the effective attenuation in the treated fiber portion 18b, a region for measurement values Ax, which permits a return circuit to be present in the untreated fiber section 19 ⁇ de bend. ⁇ x thus represents the evaluable measured value range when the untreated fiber section 19 is used as the bending-sensitive zone 20a.
  • Figure 3 illustrates a possible practical embodiment, the sensor ⁇ fiber 12.
  • Three of the sensor fibers 12 are embedded as a supporting body 21 in an elastic sensor band.
  • the sensor tape may for example consist of a rubber-elastic plastic ⁇ material.
  • an insert 23 defining the radius of the turning loop is provided in the turning loop.
  • One of the sensor fiber 12 is partially shown without the sheath of the support body 21. Evident is the Oberflä ⁇ chen adaptation the surface-treated fiber section 18a. This simultaneously defines the beginning of the untreated fiber section 19 and thus the position of the bending-sensitive zone 20a.
  • the further fibers 12 may have staggered treated fiber sections (not shown), so that a spatial resolution in the sensor band 21 is possible by evaluation of all sensor fibers.

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Abstract

The invention relates to an optical sensor fibre (12) having a zone (19) which is sensitive to bending and, according to the invention, comprises an untreated fibre section. The latter is framed by surface-treated fibre sections (18a, 18b), thus making it possible to determine, by means of metrology, a mixture of light modes in the untreated fibre section (19) that depends on bending. This advantageously makes it possible to measure the bending in the sensor fibre in a very accurate manner. A sensor having a laser diode (16) and a photodiode (17), in which the sensor ribbon (12) according to the invention is used, and a method for producing the sensor ribbon according to the invention are likewise protected.

Description

Beschreibungdescription
Optische Sensorfaser mit einer biegesensitiven Zone, Sensor mit einer solchen Sensorfaser und Verfahren zu deren Herstel- lungOptical sensor fiber with a bending-sensitive zone, sensor with such a sensor fiber and method for its production
Die Erfindung betrifft eine optische Sensorfaser mit einer biegesensitiven Zone, welche mit oberflächenbehandelten Faserabschnitten ausgestattet ist, in denen die optische Dämp- fung im Vergleich zu dem unbehandelten Rest der Sensorfaser erhöht ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen optischen Sensor mit einer Sensorfaser der eingangs angegebenen Art, an deren einem Ende eine Lichtquelle, insbesondere eine Leucht¬ diode zur Einkopplung von Messlicht in die Sensorfaser vorge- sehen ist und an deren anderem Ende ein Messwandler, insbesondere eine Fotodiode für das aus der Sensorfaser ausgekop¬ pelte Messlicht angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfin¬ dung ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorfaser der eingangs angegebenen Art .The invention relates to an optical sensor fiber with a bending-sensitive zone, which is equipped with surface-treated fiber sections, in which the optical damping is increased compared to the untreated remainder of the sensor fiber. Furthermore, the invention relates to an optical sensor with a sensor fiber of the type specified, at one end of a light source, in particular a light ¬ diode for coupling measuring light into the sensor fiber is provided and at the other end a transducer, in particular a photodiode for the sensor fiber ausgekop ¬ pelte measuring light is arranged. In addition, the inven ¬ tion relates to a method for producing a sensor fiber of the type specified.
Eine Sensorfaser der eingangs angegebenen Art bzw. ein optischer Sensor mit einer solchen Sensorfaser bzw. ein Verfahren zu deren Herstellung ist beispielsweise in der CA 2 424 708 Al beschrieben. Diese Sensorfaser kann bei- spielsweise zu einem Sensorband verarbeitet werden, wobei mehrere Sensorfasern in diesem Band parallel verlaufend ange¬ ordnet sind. Die Sensorfasern in dem Sensorband werden mit einer Lichtquelle und einem Messwandler versehen, um einerseits Messlicht in die Sensorfasern einkoppeln zu können und andererseits das ausgekoppelte Messlicht beispielsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandeln zu können. Hierdurch lässt sich gemäß der CA 2 424 708 Al beispielsweise ein Bie¬ gesensor für den Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs realisieren, der den Aufprall eines Fußgängers durch ein bestimmtes Ver- formungsmuster des Biegesensors feststellt und an eine Steu¬ ereinrichtung weitergibt, die geeignete Maßnahmen zum Schutz des Fußgängers auslöst.A sensor fiber of the type specified in the introduction or an optical sensor with such a sensor fiber or a method for the production thereof is described, for example, in CA 2 424 708 A1. This sensor fiber can be processed into a sensor strip examples of play, wherein a plurality of sensor fibers are arranged in this strip is running parallel ¬. The sensor fibers in the sensor band are provided with a light source and a transducer, on the one hand to be able to couple measuring light into the sensor fibers and, on the other hand, to be able to convert the coupled-out measuring light, for example, into an electrical sensor signal. Thereby, the CA can be according 2424708 Al for example, a Bie ¬ gesensor realize a motor vehicle for the bumper, of the impact of a pedestrian by a particular encryption determines pattern of the bending sensor and passes it on to a control ¬ device that triggers appropriate measures to protect the pedestrian.
Zur Erzeugung bestimmter Verformungsmuster ist es notwendig, die Sensorfaser mit einer abschnittsweisen Oberflächenbehandlung zu versehen, die in diesen Bereichen die Dämpfungseigenschaften der Sensorfasern in Abhängigkeit von der vorliegenden Biegung vergrößert . Eine solche Oberflächenbehandlung kann aus einer mechanischen Behandlung, insbesondere Aufrau- ung der Oberfläche bestehen. Dies wird beispielsweise durch einen Sandstrahlvorgang der Oberfläche oder auch einen Heißprägevorgang bewirkt, mit der Folge, dass im Bereich des o- berflächenbehandelten Faserabschnittes verglichen zu unbehan- delten Faserabschnitten bei einer gerade verlaufenden Sensorfaser ein größerer Betrag des durch die Sensorfaser durchgeleiteten Lichtes verloren geht, d. h. eine höhere Dämpfung der Sensorfaser hervorgerufen wird. Der Betrag des im Bereich des oberflächenbehandelten Faserabschnittes verloren gehenden Lichtes ist abhängig von der Biegung der Sensorfaser in diesem Bereich. Hierdurch entsteht eine biegesensitive Zone, wo¬ bei für den Fall, dass der oberflächenbehandelte Faserab¬ schnitt konkav gebogen wird, die Dämpfung verringert wird und für den Fall, dass der oberflächenbehandelte Faserabschnitt konvex gebogen wird, die Dämpfung vergrößert wird. Durch Aus¬ wertung des Betrages des ausgekoppelten Messlichtes am Ende der Sensorfaser ist daher ein Rückschluss auf den Verformungszustand der Sensorfaser und damit des optischen Sensors möglich .To generate certain deformation patterns, it is necessary to provide the sensor fiber with a section-wise surface treatment, which increases the damping properties of the sensor fibers in these areas as a function of the present bend. Such a surface treatment may consist of a mechanical treatment, in particular roughening of the surface. This is effected, for example, by a sandblasting process of the surface or by a hot embossing process, with the result that a larger amount of the light transmitted through the sensor fiber is lost in the area of the surface-treated fiber section compared to untreated fiber sections in the case of a straight-running sensor fiber, ie a higher attenuation of the sensor fiber is caused. The amount of light lost in the area of the surface-treated fiber section depends on the bending of the sensor fiber in this area. This results in a bending-sensitive zone, where ¬ in the case that the surface-treated Faserab ¬ section is bent concavely, the attenuation is reduced and in the event that the surface-treated fiber section is bent convexly, the attenuation is increased. From the amount by ¬ evaluation of the coupled-measuring light at the end of the sensor fiber is therefore a conclusion on the state of deformation of the sensor fiber and the optical sensor is possible.
Die CA 2 424 708 Al beschäftigt sich weiterhin mit möglichen Ausgestaltungen der biegesensitiven Zonen mit dem Ziel, dass sich die für einen Fußgängeraufprall charakteristischen Verformungen durch Erzielen eines definierten Sensorergebnisses möglichst eindeutig von anderen Verformungszuständen des biegesensitiven Sensors, beispielsweise einem Frontalaufprall, unterscheiden. Hierbei hat es sich gezeigt, dass unabhängig von der Gestaltung der biegesensitiven Zone die Messergebnis- se einer gewissen Schwankungsbreite unterliegen, die in Extremfällen auch die Eindeutigkeit des Messergebnisses gefähr¬ den können.CA 2 424 708 A1 further deals with possible embodiments of the flex-sensitive zones with the aim that the deformations characteristic of a pedestrian impact can be achieved by achieving a defined sensor result as clearly distinguishable from other states of deformation of the bending-sensitive sensor, such as a frontal impact. Here it has been shown that regardless of the design of the bending-sensitive zone, the measurement results are subject to a certain range of variation, which in extreme cases also the uniqueness of the measurement result dangerous ¬ can.
Gemäß der US 5,633,494 wird vorgeschlagen, dass ein Sensor- band der oben angegebenen Art mit einer vergleichsweise lange biegesensitiven Zone versehen werden kann, wenn diese in kurze Streckenabschnitte geteilt wird, die sich mit unbehandel¬ ten Streckenabschnitten abwechseln. Hiermit wird die Biege- sensitivität der behandelten Streckenabschnitte über eine größere Länge der Sensorfaser verteilt, wobei hierfür Voraus¬ setzung ist, dass die zu messenden Biegungen einen genügend großen Radius aufweisen, dass die jeweils unbehandelten Streckenabschnitte überbrückt werden. Gemäß der WO 00/68645 kann in einem Sensorband auch ein Paar von Sensorfasern angeordnet werden, die mit ihren oberflächenbehandelten Abschnitten derart optisch miteinander kommunizieren, dass eine biegungsabhängige Übertragung von Licht von der einen Sensorfaser in die andere Sensorfaser erfolgt .According to US 5,633,494 when it is divided into short sections that alternate with non-commercially ¬ th road sections is suggested that a sensor strip of the type mentioned above can be provided with a relatively long bending-sensitive zone. This is the bending sensitivity of the treated sections over a greater length of the sensor fiber distributed, with this advance ¬ reduction is that having a large enough radius to be measured bends that each untreated sections to be bridged. According to WO 00/68645, a pair of sensor fibers may also be arranged in a sensor band, which optically communicate with each other with their surface-treated sections in such a way that a bending-dependent transmission of light from one sensor fiber to the other sensor fiber takes place.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine optische Sen¬ sorfaser bzw. einen optischen Sensor mit einer solchen Sensorfaser bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sensorfaser anzugeben, wobei die Sensorfaser vergleichsweise gut vorhersagbare Ergebnisse für einen ausgewählten Verfor- mungsfall liefern soll.The object of the invention is to provide an optical Sen ¬ sorfaser or an optical sensor having such a sensor fiber and a method for producing such a sensor fiber, the sensor fiber is intended to provide relatively good predictable results for a selected deformation case.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die eingangs genann¬ te optische Sensorfaser dadurch gelöst, dass die biegesensi¬ tive Zone durch einen unbehandelten Faserabschnitt gebildet ist, der sich zwischen zwei oberflächenbehandelten Faserabschnitten erstreckt, wobei die Sensorfaser eine Multimode- Faser ist . Die Erfindung beruht also mit anderen Worten auf der konstruktiven Maßnahme, die unbehandelten Faserabschnitte zwischen jeweils zwei behandelten Faserabschnitten als biegesensitive Zone zu berücksichtigen, d. h. nicht die behandel¬ ten Faserabschnitte in den Bereichen anzuordnen, in denen eine Biegung der Sensorfaser ausgewertet werden soll, sondern gerade die unbehandelten Faserabschnitte zwischen den behan- delten Faserabschnitten. Dabei sind die behandelten Faserabschnitte außerhalb der biegesensitiven Zone angeordnet. Als biegesensitive Zone im Sinne der Erfindung wird derjenige Ab¬ schnitt der optischen Sensorfaser verstanden, in dem eine Veränderung der Biegung der Sensorfaser aufgrund des vorlie- genden Anwendungsfalls festgestellt werden soll. Im Falle ei¬ nes Stoßstangen-Sensors für ein Kraftfahrzeug ist dies derje¬ nige Bereich innerhalb des Stoßfängers, in dem der Aufprall der Beine eines Fußgängers eine Schutzmaßnahme im Kraftfahr¬ zeug auslösen soll.This object is achieved by the initially genann ¬ th optical fiber sensor in that the bending-sensi tive ¬ zone formed by an untreated fiber section which extends between two surface-treated fiber sections, wherein the sensor fiber is a multi-mode fiber. Thus, the invention is based, in other words on the constructive measure to consider the untreated fiber sections between two treated fiber sections as bending-sensitive zone, that is not treatable ¬ th fiber sections in the areas to be arranged, in which a bend of the sensor fiber is to be evaluated, but just the untreated fiber sections between the treated fiber sections. The treated fiber sections are arranged outside the bend-sensitive zone. As bending-sensitive zone within the meaning of the invention is the one from ¬ section of the optical fiber sensor understood, in which a change in deflection of the sensor fiber is to be determined on the basis of the PRESENT use case. In the case of ei ¬ bumper sensor nes for a motor vehicle, this is derje ¬ nige region inside of the bumper, in which the impact of the legs of a pedestrian generating a protective measure in the motor driving ¬ should trigger.
Die erfindungsgemäße Berücksichtigung der nicht behandelten Faserabschnitte zwischen den behandelten Faserabschnitten beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass diese Bereiche das Sensorergebnis abhängig von der dort vorliegenden Biegung ebenfalls beeinflussen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass unter Voraussetzung der Einkopplung von Messlicht unterschiedlicher Moden und unter der Voraussetzung, dass es sich bei der Sensorfaser um eine Multimode-Faser handelt (die eine Durchleitung mehrerer Moden des Messlichtes gestattet), in den oberflächenbehandelten Faserabschnitten bevorzugt das Messlicht höherer Moden (d. h. Messlicht mit steileren Re- flektionswinkeln an den Wänden der Sensorfaser) aus dem oberflächenbehandelten Faserabschnitt ausgekoppelt werden. Dies bedeutet aber auch, dass im weiteren Verlauf der Sensorfaser hinter einem oberflächenbehandelten Bereich bevorzugt Messlicht mit geringeren Moden transportiert wird.The consideration according to the invention of the untreated fiber sections between the treated fiber sections is based on the surprising finding that these areas also influence the sensor result as a function of the bending present there. This is due to the fact that the measurement light is preferably higher in the surface-treated fiber sections, provided that the sensor fiber is a multimode fiber (which allows a passage of several modes of the measurement light) Modes (ie measuring light with steeper reflec- tion angles on the walls of the sensor fiber) can be coupled out of the surface-treated fiber section. But this also means that in the further course of the sensor fiber behind a surface-treated area preferably measuring light is transported with lower modes.
Werden die oberflächenbehandelten Faserabschnitte, wie in der CA 2 424 708 Al beschrieben, als biegesensitive Zonen verwendet, wobei diese über die Länge der Sensorfaser in konstanten Abschnitten wiederholt in die Sensorfaser eingebracht werden, so entsteht ein erster Messfehler dadurch, dass nach einmal erfolgter Auskopplung von Messlicht in einem oberflächenbe- handelten Faserabschnitt im weiteren Verlauf der Sensorfaser die zur Auskopplung bevorzugten, höheren Lichtmoden nicht o- der nur in geringerem Maße zur Verfügung stehen. Deswegen würde bei weiteren oberflächenbehandelten Faserabschnitten bei gleicher Biegung weniger Messlicht ausgekoppelt, so dass aus der daraus resultierenden Nichtlinearität bezüglich des ausgekoppelten Messlichtes im Verhältnis zum Gesamtbetrag der Biegung der Sensorfaser eine Verfälschung des Messergebnisses auftreten würde.If the surface-treated fiber sections, as described in CA 2 424 708 Al, used as bending-sensitive zones, which are repeated over the length of the sensor fiber in constant sections repeatedly introduced into the sensor fiber, then a first measurement error arises in that after a successful decoupling of Measuring light in a surface-treated fiber section in the further course of the sensor fiber are not available for coupling out, higher light modes o- only to a lesser extent available. Therefore, in the case of further surface-treated fiber sections, less measuring light would be coupled out with the same bending, so that a falsification of the measurement result would occur from the resulting non-linearity with respect to the coupled-out measuring light in relation to the total amount of bending of the sensor fiber.
Ein weiterer Messfehler entsteht dadurch, dass in den unbehandelten Bereichen der Sensorfaser biegungsabhängig der so genannte Effekt einer Modenmischung auftritt. Darunter ist im Falle einer ungleichmäßigen Verteilung von Lichtmoden im Messlicht eine Vergleichmäßigung des Anteils der unterschied- liehen Lichtmoden zu verstehen, wobei dieser Effekt mit zunehmender Biegung der Sensorfaser in unbehandelten Bereichen verstärkt auftritt. Dies bedeutet aber, dass, wenn in einem ersten oberflächenbehandelten Faserabschnitt Licht höherer Moden ausgekoppelt wird, die Auskopplung von Messlicht in den weiteren oberflächenbehandelten Faserabschnitten auch abhängig von der Biegung unbehandelter Faserabschnitte ist, weil eine Modenmischung nach erfolgter Auskopplung höherer Moden dazu führt, dass diese biegungsabhängig bei folgenden ober- flächenbehandelten Faserabschnitten wieder zur Verfügung stehen .Another measurement error arises from the fact that in the untreated areas of the sensor fiber the so-called effect of a mode mixture occurs depending on the bend. This is to be understood in the case of an uneven distribution of light modes in the measurement light equalization of the proportion of the different lent light modes, this effect increasingly occurs with increasing bending of the sensor fiber in untreated areas. However, this means that if light of higher modes is coupled out in a first surface-treated fiber section, the coupling out of measurement light in the other surface-treated fiber sections is also dependent on the bending of untreated fiber sections, because a mode mixture results after the coupling of higher modes causing them to be bend-dependent at the following surface treated fiber sections are available again.
Diese Erkenntnis wird bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der optischen Sensorfaser dadurch ausgenutzt, dass gerade der unbehandelte Faserabschnitt als biegesensitive Zone genutzt wird. Der Effekt, der bei einer Ausgestaltung der Sensorfaser gemäß dem Stand der Technik zu einem Messfehler führt, wird also gemäß der Erfindung zur gezielten Erzeugung des Messer- gebnisses genutzt. Hierdurch lassen sich vorteilhaft Messer¬ gebnisse erzielen, die eine geringere Messungenauigkeit auf¬ weisen und beispielsweise im Falle der Verwendung als Biege¬ sensor im Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs zu eindeutigeren Ergebnissen hinsichtlich der Auswertung eines Fußgängerauf- pralls führen.This knowledge is exploited in the inventive design of the optical sensor fiber in that just the untreated fiber section is used as a bending-sensitive zone. The effect which leads to a measurement error in an embodiment of the sensor fiber according to the prior art is thus used according to the invention for the targeted production of the measurement result. In this way can advantageously knife ¬ results of achieving that have a lower measurement inaccuracy ¬ and lead, for example in the case of use as bending ¬ sensor in the bumper of a motor vehicle to clearer results with regard to the evaluation of a Fußgängerauf- collision.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Sensorfaser genau zwei oberflächenbehandelte Faserabschnitte aufweist. Die biegesensitive Zone liegt dann genau zwischen den beiden oberflächenbehandelten Faserabschnitten. Anders, als bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik, bei denen die oberflächenbehandelten Faserabschnitte als biegesensitive Zone verwendet werden, kann bei einer Ausbildung des einzigen unbehandelten Faserabschnittes zwischen den behandelten Faserabschnitten die biegesensitive Zone fast beliebig lang ausgeführt werden. Dieser Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Dämpfung des unbehandelten Faserabschnittes sehr gering ist, d. h. sich betragsmäßig in den Bereichen bewegt, die durch den für die Sensorfaser verwendeten Lichtleiter vorgegeben sind. Unabhängig von der Länge der biegesensitiven Zone sind nämlich nur zwei oberflächenbehandelte Faserabschnitte notwendig - anders als bei Sensorfasern gemäß dem Stand der Technik, bei denen wiederholt oberflächenbehandelte Faserab¬ schnitte als biegesensitive Zonen vorgesehen werden müssen.Another embodiment of the invention provides that the sensor fiber has exactly two surface-treated fiber sections. The bending-sensitive zone then lies exactly between the two surface-treated fiber sections. Unlike the prior art embodiments where the surface treated fiber sections are used as the bend sensitive zone, when the single untreated fiber section is formed between the treated fiber sections, the flexure sensitive zone can be made almost as long as desired. This advantage results from the fact that the attenuation of the untreated fiber section is very low, that is, moves in terms of amount in the areas that are specified by the optical fiber used for the sensor fiber. Regardless of the length of the bending-sensitive zone, only two surface-treated fiber sections are necessary - unlike sensor fibers according to the prior art Technique in which repeatedly surface-treated Faserab ¬ sections must be provided as bending-sensitive zones.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung erhält man, wenn die oberflächenbehandelten Faserabschnitte nur in der einen Hälfte der Sensorfaser vorgesehen sind. Dies ist bevorzugt diejenige Hälfte der Sensorfaser, die bezogen auf die Richtung der Durchleitung des Messlichtes die nachgelagerte Hälf¬ te bildet . Die vorgelagerte Hälfte bis hin zum ersten ober- flächenbehandelten Faserabschnitt kann dann genutzt werden, um bereits vor einer Auskopplung des Messlichtes eine mög¬ lichst weitgehende Modenmischung zu erzielen, wodurch die Auskopplung von Messlicht im ersten oberflächenbehandelten Faserabschnitt genauer vorhergesagt werden kann. Hierdurch lässt sich eine weitere Verbesserung der Genauigkeit der Messergebnisse erzielen.A particular embodiment of the invention is obtained when the surface-treated fiber sections are provided only in one half of the sensor fiber. This is preferred that the half of the sensor fiber on the direction of the passage of the measuring light forms, with respect the downstream Hälf ¬ te. The upstream half through surface-treated for the first fiber section can then be used to before a decoupling of the measuring light A possible ¬ lichst substantial mode mixing to achieve, can be predicted more accurately so that the extraction of measuring light in the first surface-treated fiber section. This makes it possible to achieve a further improvement in the accuracy of the measurement results.
Ein optischer Sensor kann erfindungsgemäß mit der beschriebe¬ nen Faser ausgestattet werden. Gemäß einer Ausgestaltung des Sensors ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sensorfaser, die in der ersten Hälfte unbehandelt ist, parallel zur zwei¬ ten Hälfte verlaufend angeordnet ist . Die Sensorfaser wird so zu sagen in der Mitte mit einer Wendeschleife versehen. Hierdurch kann die Sensorfaser vorteilhaft Platz sparend angeord- net werden, wobei sowohl die Lichtquelle als auch der Mess¬ wandler in einem Gehäuse angeordnet werden können, in das die Sensorfaser mit ihren beiden benachbarten Enden hineingesteckt werden kann. Vorteilhaft ist es auch, wenn die biege¬ sensitive Zone der Sensorfaser in einen elastischen Tragkör- per eingebettet ist. Dieser kann einerseits als Schutz der empfindlichen Sensorfaser genutzt werden, da eine Beschädigung der Oberfläche der Sensorfaser , die eine Verfälschung von Messergebnissen zur Folge hätte, verhindert wird. Außerdem lässt sich mittels der elastischen Einbettung der Sensor- faser eine Vergleichmäßigung eingeleiteter Biegebeanspruchungen erzielen.An optical sensor may be according to the invention provided with the NEN-described ¬ fiber. According to one embodiment of the sensor according to the invention provided that the sensor fiber that is untreated in the first half, ten half is arranged to extend parallel to the two ¬. The sensor fiber is so to speak in the middle provided with a turning loop. This allows the sensor fiber advantageously be arranged space-saving manner, wherein both the light source and the measuring ¬ transducers can be arranged in a housing and in which the sensor fiber can be inserted with its two adjacent ends. It is also advantageous if the bending ¬ sensitive zone of the sensor fiber is embedded in an elastic Tragkör- per. This can be used on the one hand as protection of the sensitive sensor fiber, as damage to the surface of the sensor fiber, which would lead to a falsification of measurement results, is prevented. In addition, the elastic embedding of the sensor achieve a homogenization of initiated bending stresses.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen einer Sen- sorfaser muss erfindungsgemäß berücksichtigt werden, dass das Oberflächenbehandeln der Sensorfaser unter Berücksichtigung des Anwendungsfalles vorgenommen wird, dahingehend, dass die oberflächenbehandelten Faserabschnitte an den Enden der zu erzeugenden biegesensitiven Zone liegen. Dabei können die Fa- serabschnitte in die biegesensitive Zone integriert sein, wo¬ bei diese dann die jeweiligen Enden der biegesensitiven Zone definieren. Andererseits können die oberflächenbehandelten Faserabschnitte besonders vorteilhaft auch außerhalb der bie¬ gesensitiven Zone liegen, wodurch ein besonders genaues Mess- ergebnis erzielt werden kann. Die Lage der biegesensitivenIn the method according to the invention for producing a sensor fiber, according to the invention it has to be taken into account that the surface treatment of the sensor fiber is carried out taking into account the application case, in that the surface-treated fiber sections lie at the ends of the bend-sensitive zone to be produced. The Fa can serabschnitte in the bending-sensitive zone be integrated where ¬ at these then define the respective ends of the bending-sensitive zone. On the other hand, the surface-treated fiber sections can be particularly advantageously also outside the bie ¬ sensitive zone, whereby a particularly accurate measurement result can be achieved. The location of the bend-sensitive
Zone im zu erzeugenden Sensorband wird durch den Anwendungs¬ fall dahingehend vorgegeben, dass das Sensorband an die Geo¬ metrie des Einbauortes angepasst werden muss.Zone to be generated in the sensor band is specified event to the effect by the application ¬ that the sensor strip to the Geo ¬ geometry of the mounting position must be adjusted.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Biegeempfindlichkeit der Sensorfaser durch Variation mindestens eines der folgenden Parameter eingestellt wird: Wahl des Faserwerkstoffes, Art der Oberflä¬ chenbehandlung und Geometrie der oberflächenbehandelten Fa- serabschnitte. Die Wahl des Faserwerkstoffes beeinflusst in erster Linie das Maß der Modenmischung, die in der sensitiven Zone biegeabhängig erreicht werden kann. Die Art der Oberflächenbehandlung, beispielsweise eine Laserablation, oder ein Heißprägen nimmt in erster Linie Einfluss auf das modenabhän- gige Auskopplungsverhalten der oberflächenbehandelten Faserabschnitte. Die Geometrie der oberflächenbehandelten Faserab¬ schnitte kann variiert werden, um vorrangig die Biegeabhängigkeit einer Auskopplung von Messlicht zu beeinflussen. Wird beispielsweise die Oberflächenbehandlung des Faserabschnittes über den gesamten Umfang der Faser vorgenommen, so wird eine Biegeabhängigkeit weitgehend eliminiert, wodurch sicherge¬ stellt werden kann, dass die biegesensitive Zone sich nicht in die oberflächenbehandelten Faserabschnitte hinein er- streckt. Wird eine Oberflächenbehandlung nur auf einer Seite des Querschnittes der Sensorfaser vorgenommen, so ergibt sich eine starke Biegungsabhängigkeit bei der Auskopplung von Messlicht .According to an advantageous embodiment of the process that the bending sensitivity of the sensor fiber is set at least one of the following parameters by variation provides: choice of fiber material, the type of Oberflä ¬ chenbehandlung and geometry of the surface-treated Fa serabschnitte. The choice of the fiber material primarily influences the degree of mode mixing, which can be achieved bend-dependent in the sensitive zone. The type of surface treatment, for example laser ablation, or hot embossing primarily influences the mode-dependent decoupling behavior of the surface-treated fiber sections. The geometry of the surface-treated Faserab ¬ sections can be varied to primarily affect the bending dependence of a coupling of measuring light. For example, the surface treatment of the fiber section made over the entire circumference of the fiber so a bending dependence is largely eliminated, thereby sicherge ¬ represents may be that the bending-sensitive zone is not stretched into published in the surface-treated fiber sections. If a surface treatment is carried out only on one side of the cross section of the sensor fiber, then a strong bending dependence results in the coupling out of measuring light.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind mit jeweils den gleichen Bezugszei¬ chen versehen, wobei diese nur insoweit mehrfach erläutert werden, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigenFurther details of the invention will be described below with reference to the drawing. The same or corresponding drawing elements are each provided with the same Bezugszei ¬ chen, which are only explained to the extent that there are differences between the individual figures. Show it
Figur 1 schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines Sensors mit der erfindungsgemäßen Sensorfa¬ ser, wobei auf dieser charakteristische Punkte a bis f gekennzeichnet sind, Figur 2 mögliche Dämpfungsverläufe der Sensorfaser, wobei die Punkte a bis f gekennzeichnet sind undFigure 1 shows schematically the structure of an embodiment of a sensor with the sensor according to the invention Serorfa ¬ , which are marked on this characteristic points a to f, Figure 2 shows possible damping curves of the sensor fiber, the points a to f are marked and
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Sensorbandes, in das drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensorfaser eingebettet sind.Figure 3 is a perspective view of a sensor tape, are embedded in the three embodiments of the sensor fiber according to the invention.
Ein Sensor 11 weist eine Sensorfaser 12 auf, welche in einer Schleife verlegt ist, wobei eine erste Hälfte 13 der Sensor¬ faser parallel zu einer zweiten Hälfte 14 der Sensorfaser verläuft. Mit den beiden Enden ist die Sensorfaser in einem Gehäuse 15 für eine Laserdiode 16 zur Einkopplung von Mess¬ licht in die Sensorfaser 11 und einer Fotodiode 17 zur Auskopplung des durchgeleiteten Messlichtes befestigt. Das Messlicht durchwandert die erste Hälfte der Sensorfaser 12 von a nach b, wobei durch eine Modenmischung eventuelle Ungleichmäßigkeiten des durch die Laserdiode eingekoppelten Messlichtes ausgeglichen werden. In der zweiten Hälfte 14 wird in einem ersten behandelten Faserabschnitt 18a Messlicht bevorzugt höherer Moden ausgekoppelt (von c nach d) . Von d nach e durchläuft das Messlicht einen unbehandelten Faserab¬ schnitt 19, wobei im dargestellten geraden Verlaufszustand der Sensorfaser nur eine geringe Modenmischung erfolgt. Je stärker die Biegung im unbehandelten Faserabschnitt 19 jedoch ist, desto stärker ist auch die Modenmischung, wobei in dem zweiten behandelten Faserabschnitt 18b von e nach f abhängig von der im unbehandelten Faserabschnitt 19 erfolgten Modenmischung eine stärkere oder geringere Auskopplung von Messlicht erfolgt, da bei einer stärkeren Modenmischung wieder ein höherer Anteil an bevorzugt ausgekoppelten höheren Moden zur Verfügung steht .A sensor 11 has a sensor fiber 12, which is laid in a loop, wherein a first half 13 of the sensor ¬ fiber runs parallel to a second half 14 of the sensor fiber. With the two ends of the sensor fiber is mounted in a housing 15 for a laser diode 16 for coupling Mess ¬ light in the sensor fiber 11 and a photodiode 17 for coupling out the transmitted measuring light. The measurement light travels through the first half of the sensor fiber 12 from a to b, whereby any non-uniformities of the measurement light coupled in by the laser diode are compensated by a mode mixture. In the second half 14, measuring light of preferably higher modes is coupled out in a first treated fiber section 18a (from c to d). From d to e, the measuring light passes through an untreated Faserab ¬ section 19, wherein in the illustrated straight state of the sensor fiber, only a small mode mixing occurs. However, the stronger the bending in the untreated fiber section 19, the stronger the mode mixture, wherein in the second treated fiber section 18b from e to f depending on the done in the untreated fiber section 19 mode mixing a stronger or smaller coupling of measuring light, as in a stronger mode mixture again a higher proportion of preferred coupled-out higher modes is available.
In Figur 2 ist die Dämpfung, wie sie in der Sensorfaser 12 das Messlicht beeinflusst, schematisch dargestellt, wobei die Punkte a bis f eingezeichnet sind. In der ersten Hälfte 13 von a bis b findet aufgrund der Länge des Sensorbandes ebenso wie in der zweiten Hälfte b bis e, die nur unwesentlich kürzer ist, eine gewisse Lichtauskopplung statt, die weitgehend biegungsunabhängig ist. Im Wendebereich b bis c der Sensorfaser 12 ist die Dämpfung vernachlässigbar gering, da dieser Bereich im Verhältnis zur Länge der Sensorfaser sehr kurz ist, und der Biegeradius so gewählt wird, dass eine verlust¬ freie Übertragung des Lichtes in diesem Bereich der Sensorfa- ser 12 ermöglicht wird. Am stärksten ist die Dämpfung in den beiden behandelten Faserabschnitten 18a, 18b wobei der Betrag des ausgekoppelten Lichtes in dem behandelten Faserabschnitt 18d stark abhängig von der biegungsabhängigen Modenmischung in dem unbehandelten Bereich 19 ist. Hieraus ergibt sich ab- hängig von der effektiven Dämpfung im behandelten Faserabschnitt 18b ein Bereich für Messwerte Δx, der einen Rück- schluss auf die im unbehandelten Faserabschnitt 19 vorliegen¬ de Biegung zulässt. Δx stellt damit den auswertbaren Mess- wertbereich dar, wenn der unbehandelte Faserabschnitt 19 als biegesensitive Zone 20a verwendet wird.In FIG. 2, the damping, as it affects the measuring light in the sensor fiber 12, is shown schematically, wherein the points a to f are shown. In the first half 13 of a to b due to the length of the sensor band as well as in the second half b to e, which is only slightly shorter, a certain light extraction takes place, which is largely independent of bending. In the turning region b to c of the sensor fiber 12 is the damping is negligibly small, since this region is very short relative to the length of the sensor fiber, and the bending radius is selected so that a loss ¬ free transmission of light in this region of the sensor fiber 12 is possible. The attenuation in the two treated fiber sections 18a, 18b is strongest, with the amount of coupled-out light in the treated fiber section 18d being highly dependent on the bend-dependent mode blend in the untreated section 19. This results in dependent on the effective attenuation in the treated fiber portion 18b, a region for measurement values Ax, which permits a return circuit to be present in the untreated fiber section 19 ¬ de bend. Δx thus represents the evaluable measured value range when the untreated fiber section 19 is used as the bending-sensitive zone 20a.
Werden die behandelten Faserabschnitte 18a, 18b derart ausge¬ führt, dass die Dämpfung biegungsabhängig ist und würden die- se in einer größeren biegesensitiven Zone 20b liegen, die von c bis f verläuft, so wären eine Variation der Messergebnisse entsprechend der zwischen c und d sowie e und f in Figur 2 eingezeichneten gestrichelten Linie als Messfehler zu berücksichtigen. Das Messergebnis wird also um die Beträge ΔY und ΔZ verfälscht.Be the treated fiber sections 18a, 18b in such a manner out ¬ resulting in that the damping is bend-dependent and would DIE se are in a larger bending-sensitive zone 20b, which extends from C to F, so a variation of the measuring results would be correspondingly between c and d and e and f shown in Figure 2 dashed line to be considered as a measurement error. The measurement result is thus falsified by the amounts ΔY and ΔZ.
Figur 3 stellt eine mögliche konkrete Ausbildung der Sensor¬ faser 12 dar. Drei der Sensorfasern 12 sind in einem elastischen Sensorband als Tragkörper 21 eingebettet. Das Sensor- band kann beispielsweise aus einem gummielastischen Kunst¬ stoff bestehen. Um eine Wendeschleife 22 mit genügendem Durchmesser für eine verlustarme Übertragung des Messlichtes in den Sensorfasern 12 zu erzeugen, ist ein den Radius der Wendeschleife definierender Einsatz 23 in der Wendeschleife vorgesehen.Figure 3 illustrates a possible practical embodiment, the sensor ¬ fiber 12. Three of the sensor fibers 12 are embedded as a supporting body 21 in an elastic sensor band. The sensor tape may for example consist of a rubber-elastic plastic ¬ material. In order to produce a turning loop 22 of sufficient diameter for a low-loss transmission of the measuring light in the sensor fibers 12, an insert 23 defining the radius of the turning loop is provided in the turning loop.
Eine der Sensorfaser 12 ist teilweise ohne die Ummantelung des Tragkörpers 21 dargestellt. Zu erkennen ist die Oberflä¬ chenbehandlung im oberflächenbehandelten Faserabschnitt 18a. Dieser definiert gleichzeitig den Anfang des unbehandelten Faserabschnittes 19 und damit die Lage der biegesensitiven Zone 20a. Die weiteren Fasern 12 können versetzt angeordnete behandelte Faserabschnitte (nicht dargestellt) aufweisen, so dass durch Auswertung aller Sensorfasern eine Ortsauflösung im Sensorband 21 möglich wird. One of the sensor fiber 12 is partially shown without the sheath of the support body 21. Evident is the Oberflä ¬ chenbehandlung the surface-treated fiber section 18a. This simultaneously defines the beginning of the untreated fiber section 19 and thus the position of the bending-sensitive zone 20a. The further fibers 12 may have staggered treated fiber sections (not shown), so that a spatial resolution in the sensor band 21 is possible by evaluation of all sensor fibers.

Claims

Patentansprüche claims
1. Optische Sensorfaser mit einer biegesensitiven Zone (20a, 20b) , welche mit oberflächenbehandelten Faserabschnitten (18a, 18b) ausgestattet ist, in denen die optische Dämpfung im Vergleich zu dem unbehandelten Rest der Sensorfaser (12) erhöht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die biegesensitive Zone (20a, 20b) durch einen unbehan- delten Faserabschnitt (19) gebildet ist, der sich zwischen zwei oberflächenbehandelten Faserabschnitten (18a, 18b) erstreckt, wobei die Sensorfaser eine Multimode-Faser ist und wobei die oberflächenbehandelten Faserabschnitte außerhalb der biegesensitiven Zone liegen.Optical sensor fiber having a bending-sensitive zone (20a, 20b) which is provided with surface-treated fiber sections (18a, 18b) in which the optical attenuation is increased compared to the untreated rest of the sensor fiber (12), characterized in that bend-sensitive zone (20a, 20b) is formed by an unhandled fiber section (19) extending between two surface-treated fiber sections (18a, 18b), wherein the sensor fiber is a multimode fiber and wherein the surface-treated fiber sections are outside the bend-sensitive zone ,
2. Sensorfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese genau zwei oberflächenbehandelte Faserabschnitte (18a, 18b) aufweist.2. Sensor fiber according to claim 1, characterized in that it has exactly two surface-treated fiber sections (18a, 18b).
3. Sensorfaser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenbehandelten Faserabschnitte (18a, 18b) nur in der einen Hälfte der Sensorfaser (12) vorgesehen sind.3. Sensor fiber according to one of the preceding claims, characterized in that the surface-treated fiber sections (18a, 18b) are provided only in one half of the sensor fiber (12).
4. Optischer Sensor mit einer Sensorfaser (12), an deren einem Ende eine Lichtquelle, insbesondere eine Laserdiode (16) zur Einkoppelung von Messlicht in die Sensorfaser vorgesehen ist und an deren anderem Ende ein Messwandler, insbesondere eine Photodiode für das aus der Sensorfaser (12) ausgekoppel¬ te Messlicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfaser (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgeführt ist. 4. Optical sensor with a sensor fiber (12), at one end of a light source, in particular a laser diode (16) for coupling of measuring light is provided in the sensor fiber and at the other end a transducer, in particular a photodiode for the sensor fiber ( 12) coupled out ¬ measuring light is arranged, characterized in that the sensor fiber (12) is designed according to one of the preceding claims.
5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfaser (12) nach Anspruch 4 ausgeführt ist, wo- bei die beiden Hälften der Sensorfaser (12) parallel verlaufend aneinander liegen.5. Sensor according to claim 4, characterized in that the sensor fiber (12) is designed according to claim 4, whereby the two halves of the sensor fiber (12) lie parallel to each other.
6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die biegesensitive Zone (20a, 20b) in einen elastischen Tragkörper (21) eingebettet ist.6. Sensor according to claim 5, characterized in that the bending-sensitive zone (20a, 20b) is embedded in an elastic support body (21).
7. Verfahren zum Erzeugen einer Sensorfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenbehandeln der Sensorfaser (12) unter Berücksichtigung des Anwendungsfalles vorgenommen wird, dahingehend, dass die oberflächenbehandelten Faserabschnitte (18a, 18b) an den Enden und außerhalb der zu erzeugenden biegesen- sitiven Zone (20a, 20b) liegen.7. A method of producing a sensor fiber according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the surface treatment of the sensor fiber (12) is made taking into account the application, in that the surface-treated fiber portions (18a, 18b) at the ends and outside the lying to be generated bending-sensitive zone (20a, 20b) lie.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeempfindlichkeit der Sensorfaser (12) durch Va- riation mindestens eines der folgenden Parameter eingestellt wird :8. The method according to claim 7, characterized in that the bending sensitivity of the sensor fiber (12) is set by varying at least one of the following parameters:
- Wahl des Faserwerkstoffes- Choice of fiber material
- Art der Oberflächenbehandlung- Type of surface treatment
- Geometrie der oberflächenbehandelten Faserabschnitte - Geometry of the surface treated fiber sections
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